5-12  氧化层对钛吸附和解吸氘动力学影响

刘文科  曹小华  彭述明

为了考察钛表面氧化层的阻氘性能，要进行表面有氧化层的钛吸附和解吸氘实验，从反应动力学的角度，考察吸附和解吸氘反应的快慢，通过计算吸附和解吸氘反应的表观活化能来分析氧化层对吸附和解吸氘特性的影响。

研究体系是恒容体系，研究对象是f 8 mm×1 mm钛片和氘化钛。研究了钛片、673 K氧化2 h的钛片、673 K氧化5 h的钛片和阳极氧化的钛片（在1 mol/L H₂SO₄钝化液和25 V直流电压下阳极氧化5 min）在一定温度和压力的氘气下的吸氘反应，以及氘化钛(氘钛原子比A.R.为0.99)、673 K氧化2 h的氘化钛（A.R.为0.79）和673 K氧化5 h的氘化钛(A.R.为0.83）在一定温度下的热解吸反应。根据系统压力的变化来判断吸附和解吸反应进行的程度，计算了反应在不同温度下吸附和解吸反应的速率常数，再由阿累尼乌斯公式计算了试样吸附和解吸氘反应的表观活化能。实验对4种状态的钛片进行恒温吸氘，温度分别为748，813，863，913，953 K；以及对3种状态的氘化钛进行恒温热解吸，温度分别为873，923，973，1 023，1 073 K。

测出了4种状态的钛片在不同温度下吸氘的平衡压、速率常数k_a；3种状态的氘化钛在不同温度下热解吸的平衡压和速率常数k_d。用作图法得4种状态的钛片吸氘反应的表观活化能以及3种状态的氘化钛热解吸反应的表观活化能，分别列于表1和表2(表中*为文献值，其余为测量值)。表观活化能的大小表明化学反应进行的快慢，由表1可知，钛片吸氘最快，阳极氧化的钛片试样吸氘最慢；钛片表面氧化层越厚，其吸氘的速率越慢。由表2可知，氘化钛热解吸最快，673 K氧化5 h的氘化钛试样热解吸最慢；氘化钛表面氧化层越厚，其热解吸氘的速率越慢。总之，钛和氘化钛表面氧化层具有一定的阻氘性能。